黃花機(jī)場(chǎng)降水年際變化特征分析

吳章敏

摘 要：利用2006～2017年黃花機(jī)場(chǎng)跑道基準(zhǔn)點(diǎn)芬蘭VIASALA自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)測(cè)得的逐月降水量資料，對(duì)黃花機(jī)場(chǎng)降水的氣候特征和年際變化特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，黃花機(jī)場(chǎng)主要降水季節(jié)為春季和夏季，尤以春末夏初時(shí)節(jié)降水量最多。近12年來(lái)，黃花機(jī)場(chǎng)降水量呈現(xiàn)階段性上升趨勢(shì)， 以每四年為一個(gè)階段。2006年到2009年為一個(gè)相對(duì)少雨期，2010年到2013年為一個(gè)波動(dòng)期，2014年到2017年為一個(gè)相對(duì)多雨期。2014年以來(lái)，降雨達(dá)到強(qiáng)降雨級(jí)別的概率呈下降趨勢(shì)，但強(qiáng)降雨的最大強(qiáng)度有很大增加，近12年中發(fā)生的兩次特大暴雨均出現(xiàn)在2014年以后。

關(guān)鍵詞：黃花機(jī)場(chǎng)；降水；氣候特征；年際變化

中圖分類號(hào)：P426 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）16-0224-03

1 引言

黃花國(guó)際機(jī)場(chǎng)地處湖南省長(zhǎng)沙市東部，屬于亞熱帶季風(fēng)性氣候，降水充沛。而降水現(xiàn)象是影響飛行安全的主要天氣現(xiàn)象之一。連續(xù)強(qiáng)降水引起的低云，低能見度現(xiàn)象可迫使航班返航，備降，嚴(yán)重影響航班效率；過冷雨滴可造成飛機(jī)、跑道積冰，影響飛行安全；降水過程常伴隨下沉氣流，影響航空器動(dòng)力性能；連續(xù)性大雨還會(huì)導(dǎo)致跑道積水，使航空器制動(dòng)性能減弱，增加滑跑距離，增大航空器偏離方向或沖出跑道的風(fēng)險(xiǎn)；暴雨甚至可能直接造成航空器發(fā)動(dòng)機(jī)熄火；風(fēng)切變、雷暴等嚴(yán)重影響飛行安全的天氣現(xiàn)象也常與降水現(xiàn)象相伴而生。因此，對(duì)降水現(xiàn)象的觀測(cè)和研究一直是民航氣象觀測(cè)安全保障工作的重點(diǎn)[1-3]。本文主要對(duì)黃花機(jī)場(chǎng)2006年-2017年近12年來(lái)的降水的氣候特征和年際變化特征進(jìn)行了分析，以期對(duì)黃花機(jī)場(chǎng)降水特征的進(jìn)一步研究和強(qiáng)降水預(yù)報(bào)提供一定的思路和參考。

2 資料和方法

為了研究黃花機(jī)場(chǎng)降水變化特征，本文選用的資料為黃花機(jī)場(chǎng)跑道基準(zhǔn)點(diǎn)的近12年（2006-2017）逐月降水量資料，由芬蘭VIASALA公司生產(chǎn)的自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)測(cè)得。本文所使用的主要研究方法有：

（1）資料標(biāo)準(zhǔn)化：，其中Sx=

（2）一元線性回歸分析：xi=a+bti（i=1，2，……，n）

（3）三點(diǎn)滑動(dòng)平均：xi=（xi-1+xi+xi+1）/3；（i=2，……，n）

3 黃花機(jī)場(chǎng)降水量隨時(shí)間變化特征

黃花機(jī)場(chǎng)地處長(zhǎng)江中下游地區(qū)，長(zhǎng)江重要支流湘江東岸，氣候受季風(fēng)影響明顯，四季分明，雨熱同期，降水充沛。通過對(duì)近12年黃花機(jī)場(chǎng)降水量統(tǒng)計(jì)分析可得，近12年來(lái)黃花機(jī)場(chǎng)年均降水量達(dá)1401.3mm，月均降水量116.8mm。

3.1 黃花機(jī)場(chǎng)降水量逐月變化特征

為了研究黃花機(jī)場(chǎng)降水分布的氣候特征，對(duì)每個(gè)月的降水量求氣候值，得到如下結(jié)果（見圖1）。

由圖1可以看出：黃花機(jī)場(chǎng)降水量主要集中在每年3月至7月，3月降水量急劇增多，達(dá)到第一個(gè)小峰值，4月稍有回落；5月、6月降水量繼續(xù)呈直線上升，6月份達(dá)到第二個(gè)峰值，降水量達(dá)全年最高值；7月份降水量開始回落，但依然屬于降水較多月份；8月、9月、10月降水量繼持續(xù)減少，在10月份到達(dá)全年最低點(diǎn)；11月份降水量稍有回升，此后降水量持續(xù)下降；至1月份到達(dá)一個(gè)次低值，此后降水量開始穩(wěn)步回升。從夏末時(shí)節(jié)（8月）開始，歷經(jīng)秋季（9月-11月）和冬季（12月-次年2月）月降水量均低于平均月降水量116.8mm，屬于偏旱時(shí)段，直到春季降水量才開始回升。由此可見，春季、夏季為黃花機(jī)場(chǎng)主要降水季節(jié)，其中春末夏初時(shí)節(jié)為降水最為集中的時(shí)段。

3.2 黃花機(jī)場(chǎng)降水量年際變化特征

圖2中空心點(diǎn)實(shí)線為將黃花機(jī)場(chǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)得的近12年（2006-2017年）年降水量序列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后，得到的黃花機(jī)場(chǎng)降水量近12年的年際變化曲線。圖2中灰色實(shí)線為對(duì)黃花機(jī)場(chǎng)近12年標(biāo)準(zhǔn)化降水序列進(jìn)行一元線性回歸分析得到的一元線性回歸趨勢(shì)線。由圖2中的回歸直線以及標(biāo)準(zhǔn)化曲線可以看出，近12年來(lái)，黃花機(jī)場(chǎng)降水量總體呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化曲線波動(dòng)程度可以看出黃花機(jī)場(chǎng)年降水量經(jīng)歷了三個(gè)階段，其中2006-2009波動(dòng)幅度較小，2010-2013年波動(dòng)幅度顯著增大，2014-2017波動(dòng)幅度重新放緩，正好每四年一個(gè)階段，具有顯著周期性。

將標(biāo)準(zhǔn)化降水量序列值為正值的年份定義為偏澇年，為負(fù)值的年份定義為偏旱年，絕對(duì)值大于1的年份定義為極端旱澇年（見表1），則可得到如下統(tǒng)計(jì)：2006-2009年階段全為偏旱年，其中包括一個(gè)極端偏旱年（2007年）；2010-2013年階段包括一個(gè)極端偏旱年（2011年）和一個(gè)極端偏澇年（2012）年；2014-2017年階段全為偏澇年，其中包括一個(gè)極端偏澇年（2016）年。

由此，可以得到這樣的結(jié)論：近12年黃花機(jī)場(chǎng)降水經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一個(gè)階段為2006-2009年，此階段降水量偏少，且年較差不明顯；第二個(gè)階段為2010-2013年，此階段降水量年較差較大，偏旱偏澇年交替出現(xiàn)；第三個(gè)階段為2014-2017年，此階段降水量偏多，年較差較小。可見，過去的12年，黃花機(jī)場(chǎng)降水量先期偏少，在經(jīng)歷了一個(gè)降水量年較差較大的波動(dòng)階段后，到達(dá)了一個(gè)降水量偏多的階段。

4 黃花機(jī)場(chǎng)降水日數(shù)年際變化特征

通過對(duì)近12年黃花機(jī)場(chǎng)降水日數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可得，近12年黃花機(jī)場(chǎng)年均降水日數(shù)144d，日降水量≥25.0mm的大雨日數(shù)年均15.9d，日降水量≥50.0mm的暴雨日數(shù)年均4.3d，年均日降水量≥100.0mm的大暴雨日數(shù)年均0.6d， 日降水量≥150.0mm的特大暴雨近12年只發(fā)生過兩次，一次發(fā)生在2015年，一次發(fā)生在2017年（見表2）。

為了研究過去12年黃花機(jī)場(chǎng)降水日數(shù)年際變化與降水量年際變化的耦合情況，探究是否有年總降水量偏多（少），而降水日數(shù)偏少（多）的異常年份出現(xiàn)，以及日降水達(dá)到強(qiáng)降水級(jí)別概率的年際變化情況，對(duì)黃花機(jī)場(chǎng)近12年的降水日數(shù)進(jìn)行了相關(guān)統(tǒng)計(jì)，得到如下結(jié)果（見圖3）。

由圖3a中近12年黃花機(jī)場(chǎng)年總降水日數(shù)距平變化曲線可知，近12年來(lái)黃花機(jī)場(chǎng)年總降水日數(shù)與年總降水量年際變化特征相似，年總降水量日數(shù)偏多（少）的年份與年總降水量偏多（少）的年份相對(duì)應(yīng)。圖3b、3c分別為黃花機(jī)場(chǎng)年總大雨日數(shù)（日降水量≥25.0mm）和暴雨日數(shù)（日降水量≥50.0mm）占年總降水日數(shù)百分比距平序列年際變化曲線，反映了日降水達(dá)到大雨和暴雨級(jí)別的概率。由圖3b、3c可知降雨達(dá)到大雨級(jí)別的概率在2012年以前呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，2012年達(dá)到峰值，在2012年以后呈波動(dòng)下降趨勢(shì)；而降雨達(dá)到暴雨級(jí)別的概率在2012和2013年達(dá)到一個(gè)小高峰，總體變化趨勢(shì)不明顯。

結(jié)合前文分析得出的黃花機(jī)場(chǎng)降水量變化的三個(gè)階段可知，在降水量波動(dòng)階段，即2010-2013年，降水達(dá)到強(qiáng)降水級(jí)別（大雨或暴雨）的概率較大，而在降水量年際變化不明顯的偏旱和偏澇階段（2006-2009年、2014-2017年），降水達(dá)到強(qiáng)降水級(jí)別的概率較小。

5 黃花機(jī)場(chǎng)日最大降水量年際變化特征

根據(jù)前文統(tǒng)計(jì)結(jié)論可知，2014年以來(lái)雖然降水量和降水日數(shù)均偏多，但是降水達(dá)到強(qiáng)降水級(jí)別（大雨或暴雨）的概率處于較低水平，這是否代表氣候變得越來(lái)越溫和了？為了進(jìn)一步研究極端降水的年際變化情況，對(duì)黃花機(jī)場(chǎng)近12年（2006-2017年）每年出現(xiàn)的日最大降水量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，從而得到黃花機(jī)場(chǎng)日最大降水量近12年年際變化柱形圖及其三點(diǎn)平滑曲線（見圖4）。

由圖4可以看出，近12年來(lái)，黃花機(jī)場(chǎng)日最大降水量呈緩慢波動(dòng)上升趨勢(shì)，每年出現(xiàn)的日最大降水量大多集中在50mm至100mm之間，而上升趨勢(shì)主要由2015年和2017年日最大降水量異常偏多（≥150mm）的情況導(dǎo)致，其中2017年7月1日降水量達(dá)166.1mm，為黃花機(jī)場(chǎng)近12年來(lái)日降水量最高值，當(dāng)日連續(xù)強(qiáng)降水引起機(jī)坪多處積水，影響了航班的正常起降和效率。

結(jié)合上文分析結(jié)果，可以看出：從2014年開始黃花機(jī)場(chǎng)進(jìn)入一個(gè)降水偏多的時(shí)段，雖然強(qiáng)降水日數(shù)（日降水量≥25.0mm）占總降水日數(shù)的比例呈下降趨勢(shì)，但極端降水強(qiáng)度有很大增長(zhǎng)，最近12年只出現(xiàn)了兩次日降水量≥150.0mm的情況，均發(fā)生在2014年以后，并且第二次降水量比第一次更多，而這種極端的降水現(xiàn)象對(duì)飛行安全影響較大，所以未來(lái)應(yīng)進(jìn)一步注意可能發(fā)生的越來(lái)越極端的強(qiáng)降水對(duì)飛行的影響，提前準(zhǔn)備好應(yīng)對(duì)措施，保障飛行安全。

6 結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)分析了近12年（2006-2017年）黃花機(jī)場(chǎng)降水氣候特征；降水量和降水日數(shù)的年際變化情況；以及極端降水現(xiàn)象的變化趨勢(shì)，得到以下結(jié)論：

（1）黃花機(jī)場(chǎng)主要降水季節(jié)為春季和夏季，其中春末夏初時(shí)節(jié)降水量最為集中；秋季和冬季為降水偏少季節(jié)，其中月均降水量最低值出現(xiàn)在秋季，次低值出現(xiàn)在冬季。

（2）近12年，黃花機(jī)場(chǎng)年降水量總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，并出現(xiàn)了以每4年為一個(gè)階段的階段性變化，即先期偏少（2006-2009年），在經(jīng)歷了一個(gè)降水量年較差較大的波動(dòng)階段后（2010-2013年），到達(dá)了一個(gè)降水量偏多的階段（2014-2017年）。

（3）黃花機(jī)場(chǎng)近12年年降水日數(shù)總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，與年降水量變化特征相呼應(yīng)。2014年后雖然降水量、降水日數(shù)均處于偏多階段，但強(qiáng)降水日數(shù)（日降水量≥25.0mm）占總降水日數(shù)的比例處于較低水平。值得注意的是：雖然降水達(dá)到強(qiáng)降水級(jí)別的概率并未升高，但可能出現(xiàn)的強(qiáng)降水現(xiàn)象的最大降水強(qiáng)度有很大增長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)

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